KR100832469B1 - 배선 보드, 다층 배선 보드, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

절연 부재를 포함하는 배선 보드의 제조 방법이 제공된다. 배선 보드의 제조 방법은 절연 부재에 관통 구멍을 형성하는 관통 구멍 형성 단계; 관통 구멍 내로 도전성 연결 입자를 삽입하는 배치 단계; 절연 부재의 양 표면상에 도전층들을 놓고, 도전층들을 관통 구멍 내 연결 입자 방향으로 압착하고, 연결 부재를 얻도록 연결 입자를 압착 방향으로 변형하는, 연결 입자 압착 단계; 및 도전층들을 패터닝하는 패터닝 단계를 포함한다. 연결 입자 압착 단계에서, 연결 부재의 적어도 일부분의 절연 부재 표면 방향에서 단면적이 연결 부재와 도전층들의 접촉 면적보다 크도록 압착을 수행한다.

Description

배선 보드, 다층 배선 보드, 및 그 제조 방법{Wiring board, multilayer wiring board, and method for manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 일 실시예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 2는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 3은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 4는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 5는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 6은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 7은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 8은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 9는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 10은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 11은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 12는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 13은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 14는 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 제 2 실시예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 15는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 16은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 17은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 18은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 19는 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 제 3 실시예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 20은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 21은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 22는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 23은 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 24는 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 다른 실시예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 25는 본 발명의 다층 배선 보드에서 사용된 외부층 배선 기판의 비제한적이고 예시적인 다른 실시예를 보여주는 배치도이고;
도 26은 본 발명의 다층 배선 보드의 비제한적이고 예시적인 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 27은 통상적인 다층 배선 보드의 일 예를 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 28은 도 27의 다층 배선 보드의 제조 방법의 일 예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 29는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 30은 통상적인 다층 배선 보드의 다른 예를 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 31은 도 30의 다층 배선 보드의 제조 방법의 일 예의 제조 단계를 보여주는 단면도이고;
도 32는 이전 도면에 이어지는 제조 단계를 보여주는 단면도이고; 그리고
도 33은 통상적인 다층 배선 보드의 다른 예에서 사용된 배선 보드를 보여주는 개략적인 단면도이다.
본 발명은 도전층들이 절연 부재(insulating member)의 양 표면상에 형성된 배선 보드(wiring board), 외부층 배선 기판(out-layer wiring substrate)이 배선 보드의 적어도 일면 상에 스택된 다층 배선 보드, 및 이러한 보드들의 제조 방법에 관한 것이다.
그 내용이 참조에 의해 여기에 포함되고 2005년 4월 7일 출원된 일본특허출원번호 2005-110653호에 대한 우선권이 주장된다.
도 27은 통상적인 다층 배선 보드의 예를 보여준다. 도면에 도시된 다층 배선 보드에서, 외부층 배선 기판(110)은 배선 보드(100A)의 양면 상에 형성된다.
배선 보드(100A)에서, 도전층(102)은 관통 구멍(통과-구멍)(103)을 갖는 절 연 부재(101)의 양면 상에 형성된다. 개구(opening)들은 도전층들(102) 내에 관통 구멍(103)에 대응하는 위치에 형성된다. 도전층들(102)은 관통 구멍(103)의 내부 표면 및 도전층들(102)의 표면상에 형성된 도전층(105)에 의해 서로 연결된다.
외부층 배선 기판들(110)은 도전층(105)과 일면이 접촉된 절연층(107), 및 절연층(107)의 다른 면상에 형성된 도전층(106)을 포함한다.
도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 이러한 다층 배선 보드를 제작하기 위해서는, 레이저 장치 등을 이용하여 절연 부재(101) 내에 관통 구멍(103)을 형성하기 위한 드릴링 후에, 도금법이 관통 구멍(103)의 내부 표면 및 도전층들(102)의 표면상에 도전층(105)을 형성하기 위해 이용된다. 이어서, 절연층들(107) 및 도전층들(106)이 형성된다.
도 30은 통상적인 다층 배선 보드의 다른 예를 보여준다. 도 30에 도시된 다층 배선 보드는 배선 보드(100B)의 양면 상에 형성된 외부층 배선 기판들(110)을 구비한다.
배선 보드(100B)는 개구(비어, 104)를 갖는 절연 부재(101)의 양 표면상에 형성된 도전층들(102a, 102b)을 갖는다. 개구는 도전층(102a) 내에 개구(104)에 대응하는 위치에 형성된다. 도전층(108)은 개구(104)의 내부 표면 및 도전층(102a)의 표면상에 형성된다. 도전층(108)이 개구(104) 내의 도전층(102b) 상에 형성됨으로 인해, 도전층들(102a, 102b)은 연결된다.
도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이, 이러한 다층 배선 보드를 제작하기 위해서는, 레이저 장치 등을 이용하여 절연 부재(101) 내에 개구(104)를 형성하기 위 한 드릴링 후에, 도금 방법이 개구(104)의 내부 표면 및 도전층(102a)의 표면상에 도전층(108)을 형성하기 위해 이용된다. 이어서, 절연층(107) 및 도전층(106)이 형성된다.
그러나, 이러한 다층 배선 보드에서 관통 구멍(103) 및 개구(104)가 열린 채로 남아 있기 때문에, 도전층(106) 내에 이러한 관통 구멍(103) 및 개구(104)에 대응하는 부분에 리세스(recess)가 생성될 가능성이 있다. 만일 리세스가 도전층(106)에 생성되면, 이 부분에 전자 구성 요소 등을 탑재하기가 어려워지고, 구성 요소의 탑재 밀도가 감소된다. 이러한 점은 크기 및 두께의 감소 측면에서 볼 때 불리하다.
배선 보드(100B)에서, 도금 방법에 의해 형성된 도전층(108)은 개구(104)의 내부 표면뿐만 아니라 도전층(102a)의 표면상에도 또한 형성된다. 결과적으로, 배선 보드(100B)에서, 도전층이 두껍게 되고 미세 배선 패턴을 형성하기 어렵다.
도 33은 다층 배선 보드에 사용된 배선 보드의 예를 보여준다. 이러한 배선 보드(100C)에서, 도전층(109)은 도전층(102a)의 표면에 그리고 개구(104) 내에 형성되고, 도전층들(102a, 102b)은 도전층(109)에 의해 연결된다. 도전층(109)은 개구(104)를 채우도록 형성되고, 이에 따라 표면은 평평하다.
도금 방법에 의해 도전층(109)을 형성할 때, 그 층은 개구(104)가 완전히 채워질 때까지 금속 물질을 계속 공급함으로써 형성될 수 있다.
이러한 배선 보드(100C)를 사용하는 다층 배선 보드에서, 도전층(109)의 표면은 평평하기 때문에, 그 정상에 형성되는 외부층 배선 기판의 도전층 내에 리세 스가 형성되지 않는 장점이 있다.
그러나, 이러한 다층 배선 보드에서, 도전층(109)은 개구(104)를 채우도록 형성되어야 하고, 이에 따라 도전층(109)의 두께 증가는 피할 수 없다. 결과적으로, 도전층(109) 내에 미세 패턴을 형성하는 것은 어렵다. 게다가, 도전층(109)이 두껍고 전체적인 두께가 증가되어, 이러한 점은 전기/전자 장치의 크기 및 두께를 감소시키는 데에 불리하다.
다양한 전술한 다층 배선 보드들과 관련된 기술들은 키요시 타카키(Kiyoshi Takagi), 비루도아뿌 타소우 푸린토 하이젠반 기주추(Birudoappu Tasou Purinto Haisenban Gijutsu), 니칸 코교 심분샤(Nikkan Kogyo Shimbunsha)에 설명되어 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 배경 하에서 안출된 것으로서, 도전층들 내에 미세 배선 패턴을 형성할 수 있고 또한 도전층들의 표면에 구성 요소의 탑재 밀도를 높여 보다 얇은 두께 및 소형화가 가능한 배선 보드, 이러한 배선 보드를 이용하는 다층 배선 보드 및 이러한 보드들의 제조 방법을 을 제공하는 데 있다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 일 측면에 따른 배선 보드의 제조 방법은 관통 구멍을 갖는 절연 부재; 및 상기 절연 부재의 양 표면상에 형성된 도전층들을 갖고 상기 도전층들을 서로 연결하는 도전성 연결 부재가 상기 관통 구멍 내에 제 공되는 배선 보드의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 배선 보드의 제조 방법은 상기 절연 부재에 관통 구멍을 형성하는 관통 구멍 형성 단계; 상기 관통 구멍 내로 도전성 연결 입자를 삽입하는 배치 단계; 상기 절연 부재의 양 표면상에 도전층들을 놓고, 상기 도전층들을 상기 관통 구멍 내 상기 연결 입자 방향으로 압착하고, 그리고 연결 부재를 얻도록 상기 연결 입자를 상기 압착 방향으로 변형하는, 연결 입자 압착 단계; 및 상기 도전층들을 패터닝하는 패터닝 단계를 포함한다. 그리고, 상기 연결 입자 압착 단계에서, 상기 연결 부재의 적어도 일부분의 상기 절연 부재 표면 방향에서 단면적이 상기 연결 부재와 상기 도전층들의 접촉 면적보다 크도록 상기 압착을 수행한다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 2 측면에 따른 배선 보드의 제조 방법에 따르면, 전술한 제조 방법의 상기 배치 단계에서, 상기 절연 부재의 두께 방향에서 상기 연결 입자의 치수는 상기 절연 부재의 두께보다 크다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 3 측면에 따른 배선 보드의 제조 방법에 따르면, 전술한 제조 방법의 상기 압착 단계 후의 상기 도전층들과 상기 연결 부재의 접촉 면적은 상기 압착 단계 전의 상기 도전층들과 상기 연결 입자의 접촉 면적보다 크다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 4 측면에 따른 배선 보드의 제조 방법에 따르면, 전술한 제조 방법의 상기 관통 구멍 형성 단계에서, 상기 관통 구멍은 일단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 크고, 다른 단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 작도록 형성된다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 5 측면에 따른 다층 배선 보드의 제조 방법은, 하나 또는 그 이상의 외부층 배선 기판들이 배선 보드 상에 적층되고, 상기 배선 보드는 관통 구멍을 갖는 절연 부재 및 상기 절연 부재의 양 표면상에 형성된 도전층들을 포함하고, 상기 도전층들을 서로 연결하는 도전성 연결 부재가 상기 관통 구멍 내에 제공되는 다층 배선의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 다층 배선 보드의 제조 방법은 전술한 제조 방법 가운데 어느 하나에 따라서 얻어진 배선 보드의 적어도 일 표면상에 상기 외부층 배선 기판을 배치하고, 상기 배선 보드 방향으로 상기 외부층 배선 기판을 압착하여 상기 외부층 배선 기판이 상기 배선 보드에 연결되도록 하는, 외부층 배선 기판 압착 단계를 포함한다. 그리고, 상기 외부층 배선 기판 압착 단계에서 압착 압력은 상기 연결 입자 압착 단계에서 압착 압력보다 낮게 한다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 6 측면에 따른 다층 배선 보드의 제조 방법에 따르면, 전술한 제조 방법에서, 상기 외부층 배선 기판들이 상기 배선 보드의 양 표면상에 적층되고, 상기 배선 보드의 일 표면상에 제공된 상기 외부층 배선 기판들의 수가 상기 배선 보드의 다른 표면상에 제공된 상기 외부층 배선 기판의 수와 같다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 7 측면에 따른 다층 배선 보드의 제조 방법에 따르면, 전술한 제조 방법에서, 상기 외부층 배선 기판들은 개구를 갖는 상기 절연 부재의 일 표면상의 은(silver) 박편으로 된 외부층쪽 도전층을 포함하고, 상기 개구는 상기 외부층쪽 도전층에 연결되도록 도전성 페이스트(paste)로 채워진다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 8 측면에 따른 배선 보드는, 관통 구멍을 갖는 절연 부재의 양 표면상에 형성된 도전층들을 갖는다. 도전성 연결 부재는 상기 도전층들을 서로 연결하도록 상기 관통 구멍 내에 제공된다. 그리고, 상기 연결 부재의 적어도 일부분은 상기 절연 부재의 표면 방향을 따라서 상기 도전층들과 접촉 면적보다 큰 단면적을 갖는다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 제 9측면에 따른 다층 배선 보드는 전술한 배선 보드의 적어도 일 표면상에 적층된 외부층 배선 기판을 갖는다. 상기 외부층 배선 기판은 개구를 갖는 절연층의 일 표면상의 은 박편으로 된 외부층쪽 도전층을 포함하고, 상기 개구는 상기 외부층쪽 도전층에 연결되도록 도전성 페이스트로 채워진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 제 1 실시예가 설명된다.
먼저, 배선 보드(10)의 제조 방법이 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 절연 물질로부터 형성된 판 형상의 절연 부재(1)가 제공된다. 절연 부재(1)는 예를 들어 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 액정 폴리머(liquid crystal polymer; LCP) 수지, 글래스(glass) 에폭시, 아라미드 섬 유(aramid fiber), 및 테플론(Teflonⓡ)의 적어도 하나를 이용할 수 있다. 그러나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다른 적당한 물질이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
레이저 장치, 드릴링, 또는 유사 장치를 이용하여, 관통 구멍(통과-구멍)(3)이 절연 부재(1) 내에 형성된다. CO2 레이저, YAG 레이저, 또는 유사 장치가 레이저 장치에 이용될 수 있다.
관통 구멍(3)은 연결 입자(connecting particle, 4)가 관통 구멍(3)으로부터 떨어지는 것을 막을 수 있도록 일단의 내부 직경(절연 부재(1)의 일면(1a))에 있는 내부 직경)이 연결 입자(4)의 크기 보다 크고, 다른 단의 내부 직경(다른 표면(1b)에 있는 내부 직경)이 연결 입자(4)의 크기보다 작도록 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 관통 구멍(3)은 끝이 가늘어지도록 형성되고, 그 내부 직경은 일단에서 다른 단으로 갈수록 점점 작아진다.
절연 부재(1)에 관통 구멍(3)을 형성하는 단계는 관통 구멍 형성 단계로 불린다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 입자(4)를 관통 구멍(3) 내에 배치시킨다.
연결 입자(4)로서, 도전성 금속, 예컨대 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 또는 다른 금속이 이용된다. 특히, 내부층쪽(inner-layer side) 도전층(2)의 전도도가 증가되도록 구리 또는 구리 합금이 이용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연결 입자(4)는 고순도 구리로 형성될 수 있고, 예를 들어, 99% 또는 그 이 상의 순도를 갖는 구리가 이용될 수 있다.
연결 입자(4)의 형상에 대한 특별한 한정은 없고, 예를 들어, 실질적으로 구형, 실질적으로 타원형, 실질적으로 주상형(columnar shape), 실질적으로 다면체 주상형, 실질적으로 원뿔형, 및 실질적으로 피라미드형과 같은 형상들이 이용될 수 있다. 그러나, 특히 아래에 기술되는 압착 단계에서 내부층쪽 도전층(2)과 접촉 면적이 압착 단계 전보다 커지는 형상이 사용될 수 있다.
이러한 형상들 가운데, 내부층쪽 도전층(2)과 점 접촉이 형성되는 형상, 예컨대 실질적으로 구형 형상이 이용될 수 있다. 이러한 형상을 채용함으로써, 압착 단계에서 연결 입자(4)가 연결 부재(connecting member, 5)가 될 때, 변형(deformation) 양이 커지고, 따라서 내부층쪽 도전층(2) 및 연결 부재(5) 사이의 전기 저항이 감소되고 접착(bonding) 강도가 증가될 수 있다.
또한, 연결 입자(4)의 절연 부재(1)의 두께 방향으로의 치수는 절연 부재(1)의 두께보다는 클 수 있다. 도시된 예에서, 연결 입자(4)의 직경은 절연 부재(1)의 두께보다 크고, 그 결과 연결 입자(4)의 일부분은 절연 부재(1)의 표면으로부터 돌출된다.
연결 입자로서, 절연 부재의 두께 방향으로의 그 치수가 절연 부재의 두께보다 작은 입자도 또한 이용될 수 있다.
이후, 연결 입자(4)를 관통 구멍(3) 내로 배치시키는 단계는 배치 단계로 불린다.
내부층쪽 도전층들(2)은 각각 금속 박편(foil)으로 형성되고, 절연 부재(1)의 양 표면상에 배치된다. 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 또는 다른 금속 물질이 내부층쪽 도전층들(2)로서 이용될 수 있다. 이들 가운데, 구리 또는 구리 합금이 효과적일 수 있다.
내부층쪽 도전층들(2)은 관통 구멍(3) 내에서 연결 입자(4) 방향으로 압착된다. 즉, 내부층쪽 도전층들(2)은 그들이 서로 가까워지는 방향으로 (절연 부재(1)의 두께 방향으로) 압착된다.
이 때, 30 kgf/cm2 또는 그 이상의 압착 압력이 적절하다. 여기에서 1kgf는 9.80665 N과 등가이다. 압착 동안 온도는 200 ℃ 또는 그 이상인 것이 적절하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연결 입자(4)는 압착 방향을 따라서 변형되고 절연 부재(1)의 두께와 실질적으로 같은 두께를 갖는 연결 부재(5)가 되고, 나아가 내부층쪽 도전층들(2)과 접착된다.
연결 부재(5)는 내부층쪽 도전층들(2)과 직접 접착된다. 즉, 연결 부재(5) 및 내부층쪽 도전층들(2)은 금속 결합 등에 의해 실질적으로 부가적인 부재 없이 굳게 접착된다. 이에 따라, 연결 부재(5) 및 내부층쪽 도전층들(2) 사이의 연결의 신뢰성이 증대될 수 있다.
연결 부재(5)는 전체 관통 구멍(3)으로 신장하고, 실질적으로 관통 구멍(3)을 매우는 형상으로 된다.
굳건한 접착이 내부층쪽 도전층들(2) 및 연결 부재(5) 사이에 형성되는 이유 는 그들 사이에 존재하는 산화막이 깨지고 이 부분에서 내부층쪽 도전층(2) 및 연결 부재(5)가 중간 산화막 없이 직접 접착되기 때문으로 믿어진다.
이러한 제조 방법에서, 압착은 절연 부재(1)의 표면을 따른 방향(수평 방향)에서 연결 부재(5)의 적어도 일부분의 단면적이 연결 부재(5) 및 내부층쪽 도전층(2) 사이의 접촉 면적보다 크도록 수행된다.
도 3에 도시된 비제한적이고 예시적인 실시예에서, 절연 부재(1)의 두께 방향의 중앙에서 연결 부재(5)의 수평 방향을 따른 단면적은 내부층쪽 도전층(2)과 접촉하는 면적보다 크다.
연결 부재(5)의 단면적이 내부층쪽 도전층(2)과 접촉 면적보다 크도록 압착 단계를 수행함으로써, 내부층쪽 도전층(2)에 충분한 압착 압력이 인가될 수 있고, 그 결과 내부층쪽 도전층(2)의 표면은 평평하게 될 수 있다. 이에 따라, 내부층쪽 도전층(2)의 표면상의 구성 요소 탑재 밀도가 증가될 수 있다. 또한, 미세 배선 패턴이 내부층쪽 도전층(2)에 형성될 수 있다.
이후, 연결 입자(4)를 연결 부재(5) 내로 변형시키는 단계는 연결 입자 압착 단계로 불린다.
연결 부재(5) 및 내부층쪽 도전층(2) 사이의 압축 후 접촉 면적은 연결 입자(4) 및 내부층쪽 도전층(2) 사이의 압착 전 접촉 면적보다 크다. 따라서, 접촉 면적이 증가하도록 압착을 수행함으로써, 연결 입자(4)가 연결 부재(5)가 될 때 변형 양이 충분히 증가되고, 그리고 접착 강도는 높이면서 내부층쪽 도전층들(2) 및 연결 부재(5) 사이의 전기 저항이 감소될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 내부층쪽 도전층(2)은 식각 또는 다른 기술에 의해 패턴된다.
패터닝에서, 예를 들어, 마이너스(subtractive) 방법이 적용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 레지스트층을 형성하고, 그리고 포토리소그래피 기술을 이용하여 배선 패턴에 따라서 레지스트 패턴을 형성한 후, 내부층쪽 도전층(2)을 식각한다.
이후, 내부층쪽 도전층(2)을 패터닝하는 단계는 패터닝 단계로 불린다.
전술한 일련의 단계들 후, 절연 부재(1)의 양 표면상에 형성된 내부층쪽 도전층들(2)이 연결 부재(5)에 의해 서로 연결된 배선 보드(10)가 얻어진다.
배선 보드(10)에서, 내부층쪽 도전층들(2)은 연결 입자(4)의 압착 및 변형에 의해 얻어진 연결 부재(5)에 의해 연결된다; 이에 따라 내부층쪽 도전층들(2) 및 연결 부재(5) 사이의 전기 저항이 감소되고, 내부층쪽 도전층들(2) 사이의 전도도가 증가될 수 있다.
이어서, 외부층 배선 기판(13)의 제조 방법이 비제한적이고 예시적인 실시예에 따라서 설명된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 절연층(7)의 일 표면(상부 표면) 상에 외부층쪽 도전층(6)이 형성된 금속-클래드(metal-clad)가 스택된 기판(12)(예로, 구리-클래드가 스택된 기판)이 제공된다. 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄 또는 다른 금속 물질이 외부층쪽 도전층(6)에 이용된다. 특히, 구리 박편 또는 다른 금속 박편이 적절하다. 절연 부재(1)에 사용된 것과 동일한 물질이 절연층(7)에 이용될 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 식각 또는 다른 기술을 이용하여, 배선의 패턴이 외부층쪽 도전층(6)에 형성된다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 접착층(8)이 절연층(7)의 다른 표면(하부 표면) 상에 형성된다. 접착층(8)에 사용된 접착제는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지 등이 이용될 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 개구(비어, 9)가 금속-클래드 기판(12)의 하부 표면으로부터 절연층(7) 및 접착층(8)에 형성된다. 개구(9)는 외부층쪽 도전층(6)에 이르도록 형성된다.
개구(9)는 레이저 장치, 드릴링, 또는 다른 기술에 의해 형성될 수 있다. 또한, 개구(9)를 갖는 절연층(7)을 형성하기 위해, 몰드 또는 다이가 몰딩 또는 스탬핑에 이용될 수 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 외부층쪽 도전층(6)에 연결된 연결 부분(11)을 형성하도록 개구(9)를 도전성 페이스트(paste)로 채운다.
도전성 페이스트로서는, 도전성 물질 및 바인더 수지의 혼합물이 이용될 수 있다.
도전성 물질로서, 은, 니켈, 탄소 및 구리의 적어도 하나가 이용될 수 있다. 도전성 물질은 입자 형태가 이용될 수 있다. 바인더로서, 아크릴 수지, 비닐(vinyl) 아세테이트(acetate) 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르(polyester) 수지의 적어도 하나가 이용될 수 있다. 무게로 도전성 물질 100에 사용된 바인더의 양은 0.2 내지 10의 비율이고, 0.5 내지 5의 비율이 이용될 수 있다.
개구(9)는 프린팅법 또는 도트 주입법을 이용하여 도전성 페이스트로 채워질 수 있다.
이에 따라, 절연층(7)의 일 표면상에 외부층쪽 도전층(6)이 형성된 외부층 배선 기판(13)이 얻어지고, 연결 부분(11)은 개구(9) 내에 제공된다.
이어서, 배선 보드(10) 및 외부층 배선 기판(13)을 이용한 다층 배선 보드의 제조 방법이 비제한적이고 예시적인 실시예에 따라서 설명된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 외부층 배선 기판들(13)은 배선 보드(10)의 양 표면상에 적층되고, 외부층 배선 기판들(13)은 배선 보드(10) 방향으로 압착되고, 그리고 외부층 배선 기판들(13)은 접착층(8)에 의해 배선 보드(10)로 접착될 수 있다.
외부층 배선 기판들(13)을 배선 보드(10) 방향으로 압착시키는 이 단계는 외부층 배선 기판 압착 단계로 불린다.
외부층 배선 기판 압착 단계에서 압착 압력은 전술한 연결 입자 압착 단계에서 압착 압력보다 낮을 수 있다. 구체적으로는, 그 압착 압력은 30 kgf/cm2 이하가 이용될 수 있다.
연결 입자 압착 단계에서 압착 압력 이하로 그 압착 압력을 낮춤으로써, 접착층(8)의 연화가 방지되고, 접착제의 밀림뿐만 아니라 외부층 배선 기판들(13)의 위치 오정렬이 방지될 수 있다. 게다가, 절연 부재(1)의 변형이 방지될 수 있다.
외부층 배선 기판 압착 단계에서 온도는 연결 입자 압착 단계에서의 온도보다 낮다; 예를 들어, 200℃ 이하의 온도가 바람직하고, 180℃ 이하의 온도가 또한 이용될 수 있다. 온도를 이러한 범위에 설정함으로써, 접착층(8)의 연화가 방지되 고, 그리고 접착제의 밀림뿐만 아니라 외부층 배선 기판들(13)의 위치 오정렬이 방지될 수 있다.
이에 따라, 배선 보드(10) 및 외부층 배선 기판들(13)이 적층된 다층 배선 보드(15)가 얻어질 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 부가적인 외부층 배선 기판들(13)이 다층 배선 보드(15) 상으로 적층될 수 있다.
즉, 다층 배선 보드(15)의 양 표면상에 외부층 배선 기판들(13)을 적층하고 그 두께 방향으로 압착함으로써, 외부층 배선 기판들(13)이 접착층들(8)에 의해 다층 배선 보드(15)에 연결될 수 있다. 압착 동안의 압착 압력, 온도 및 다른 조건들은 배선 보드(10) 상으로 외부층 배선 기판들(13)을 적층할 때와 동일할 수 있다.
이에 따라, 배선 보드(10)의 각 표면상으로 두 외부층 배선 기판들(13)이 적층된 다층 배선 보드(16)가 얻어진다.
다층 배선 보드(16)에서, 복수의 외부층 배선 기판들(13)이 배선 보드(10)의 양 표면상에 형성되기 때문에 배선 밀도가 증대될 수 있다.
도 11 및 도 13에 도시된 다층 배선 보드들(15, 16)에서, 배선 보드(100)의 일 표면상에 제공된 외부층 배선 기판들(13)의 수 및 다른 표면상에 제공된 외부층 배선 기판들(13)의 수가 같기 때문에, 가열 단계 등에서 배선 보드(10)의 양 표면상에 인가된 힘은 동일하고, 따라서 휨(warping)이 잘 생기지 않는다.
전술한 다층 배선 보드들(15, 16)의 제조 방법에서, 배선 보드(10)의 연결 부재(5)가 관통 구멍(3)을 채우기 때문에, 관통 구멍(3)에는 보이드가 남아있지 않 고 외부층쪽 도전층들(6)의 표면에는 리세스가 형성되지 않는다. 결과적으로, 다층 배선 보드(15, 16) 상에 다른 구성 요소들(집적 회로 등)을 탑재하는 동안의 문제가 방지될 수 있다.
따라서, 구성 요소 밀도가 증대될 수 있고, 디자인에 있어서 유연성이 향상되고, 그리고 전기/전자 장치가 보다 작고 얇고 그리고 보다 가볍게 제조될 수 있다.
다층 배선 보드들(15,16)에서, 내부층쪽 도전층들(2)은 도전층들이 도금법에 의해 개구들 내에 형성된 경우(도 30 및 도 33)보다 얇게 형성될 수 있다.
따라서, 미세 패턴이 내부층쪽 도전층들(2)에 형성될 수 있다. 또한, 배선 보드(10)가 보다 얇게 형성될 수 있기 때문에, 다층 배선 보드들(15, 16)은 보다 얇게 될 수 있다.
그러므로, 전기/전자 장치가 보다 작고, 얇고 그리고 가볍게 될 수 있다.
나아가, 내부층쪽 도전층들(2)이 얇게 만들어질 수 있기 때문에, 배선 보드(10)에서 유연성이 향상되고, 훨씬 높은 디자인 자유도가 얻어질 수 있다.
전술한 제조 방법에 따르면, 외부층쪽 도전층들(6) 및 내부층쪽 도전층들(2)이 외부층 배선 기판들(13) 내의 도전성 페이스트(11)로부터 형성된 연결 부분(11)에 의해 연결되기 때문에, 연결 부분(11)은 내부층쪽 도전층들(2)에 보이드 없이 조밀하게 접착되고 그들 사이의 전도성이 증가될 수 있다. 따라서, 외부층쪽 도전층들(6) 및 내부층쪽 도전층들(2) 사이의 연결 신뢰성이 향상될 수 있다.
전술한 제조 방법에 따르면, 외부층 배선 기판들(13)을 배선 보드(10)에 적 층 및 압착에 의해 접착한 후 부가적인 외부층 배선 기판들(13)이 적층되고 압착되는 방법이 채용되나, 그러나 전술한 제조 방법은 이 방법에 한정되지 않고, 복수의 외부층 배선 기판들(13)이 배선 보드(10) 상으로 적층되고 모두 한번에 압착되는 방법이 채용될 수도 있다. 압착 동안의 압착 압력, 온도 및 다른 조건들은 외부층 배선 기판들(13)을 배선 보드(10)에 적층할 때 조건과 같게 할 수 있다.
이러한 방법을 채용할 때, 복수의 외부층 배선 기판들(13)은 배선 보드(10)애 한번에 접착될 수 있고, 단계들의 수가 감소될 수 있고, 이러한 점들은 제조 비용의 면에서 장점을 갖는다.
본 발명에서, 하나 또는 복수의 외부층 배선 기판들이 단지 배선 보드의 단지 일 표면상에만 적층되는 배치도 가능하다. 나아가, 다층 배선 보드(16)에서, 두 외부층 배선 기판들(13)이 배선 보드(10)의 각 표면상으로 적층되었음에도 불구하고, 배선 보드의 표면당 적층된 외부층 배선 기판들의 수는 셋 또는 그 이상일 수 있다.
이어서, 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 제 2 실시예가 설명된다.
이 실시예의 제조 방법은, 그 위에 배선 패턴이 형성되지 않은 외부층 배선 기판(13)을 배선 보드(10) 상으로 1차 적층한 후에 배선 패턴이 그 외부층쪽 도전층(6)에 형성된다는 점이, 제 1 실시예의 제조 방법과 다르다. 아래에 보다 상세한 설명이 제공된다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 그 배선 패턴이 형성되지 않은 외부층 쪽 도전층들(6) 내의 외부층 배선 기판들(13)이 배선 보드(10)의 양 표면상에 적층되고, 그리고 그 두께 방향으로 압착을 수행함으로써, 외부층 배선 기판들(13) 및 배선 보드(10)가 서로 접착된다.
이어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 배선 패턴이 외부층 배선 기판들(13)의 외부층쪽 도전층들(6)에 형성되어 다층 배선 보드(15)가 얻어진다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 부가적인 층들이 다층 배선 보드(15)에 부가될 수 있다.
즉, 그 배선 패턴이 형성되지 않은 외부층쪽 도전층들(6) 내의 외부층 배선 기판들(13)은 다층 배선 보드(15) 상으로 적층되고, 그 두께 방향으로 압착을 수행함으로써, 외부층 배선 기판들(13)은 다층 배선 보드로 접착된다; 이어서, 배선 패턴이 외부층쪽 도전층들(6)에 형성되어 다층 배선 보드(16)가 얻어진다.
전술한 제 2 실시예의 제조 방법에 따르면, 배선 보드 상으로 외부층 배선 기판들(13)을 적층한 후 배선 패턴이 외부층쪽 도전층들(6)에 형성되기 때문에, 배선에 미치는 압착 단계의 역효과가 방지될 수 있다. 따라서, 외부층쪽 도전층들(6)의 배선이 보다 미세해질 수 있다.
이어서, 본 발명의 다층 배선 보드의 제조 방법의 비제한적이고 예시적인 제 3 실시예가 설명된다.
이 실시예의 제조 방법은, 그 내부에 개구(9) 및 연결 부분(11)이 형성되지 않은 외부층 배선 기판들(13a)을 배선 보드(10) 상으로 1차 적층한 후에 개구(9) 및 연결 부분(11)이 형성된다는 점에서, 제 1 실시예의 제조 방법과 다르다. 아래 에 보다 상세한 설명이 제공된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 그 내부에 개구(9) 및 연결 부분(11)이 형성되지 않은 외부층 배선 기판들(13a)은 배선 보드(10)의 양 표면상으로 적층되고, 그 두께 방향으로 압착을 수행함으로써, 외부층 배선 기판들(13a)이 접착층들(8)에 의해 배선 보드(10)로 접착될 수 있다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 개구들(9)은 외부층쪽 도전층들(6), 절연층들(7) 및 접착층들(8)에 형성되고, 연결 부분들(11)은 개구(9)를 도전성 페이스트로 채움으로써 형성된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 외부층쪽 도전층들(6)에 배선 패턴을 형성함으로써, 다층 배선 보드(15)가 얻어질 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 다층 배선 보드(15)로 외부층 배선 기판들(13a)을 접착하고 이어서 외부층 배선 기판들(13a)에 개구들(9) 및 연결 부분들(11)을 형성함으로써, 적층된 외부층 배선 기판들(13)의 수가 증가될 수 있다.
전술한 제 3 실시예의 제조 방법에 따르면, 배선 보드(10)에 외부층 배선 기판들(13a)을 적층한 후, 개구들(9) 및 연결 부분들(11)이 형성되고, 그 결과 연결 부분들이 도전층들(2, 6)과 신뢰성 있게 접촉될 수 있고, 그 들 사이의 전도도가 향상될 수 있다. 따라서, 전기 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.
제 1 내지 제 3 실시예의 제조 방법에 따르면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 배선 보드(10)를 제조 할 때, 연결 입자(4)는 관통 구멍(3) 내로 배치되고, 그 두께 방향으로 압착을 수행함으로써, 그 입자가 연결 부재(5)로 변형된다. 그러나, 배선 보드(10)는 아래에 설명된 바와 같은 방법에 의해 또한 제조될 수 있다.
도 24에 도시된 바와 같이, 프린팅 또는 다른 방법들을 이용하여, 내부층쪽 도전층(2)의 일 표면(하부 표면) 상의 연결(18)을 위한 돌출부가 제공될 수 있다.
연결(18)을 위한 돌출부는 구리 또는 구리 합금으로 형성될 수 있고, 연결(18)을 위한 돌출부의 두께는 절연 부재(1)의 두께보다 약간 클 수 있다.
내부층쪽 도전층(2)은 절연 부재(1) 상으로 적층되고, 그 결과 연결(18)을 위한 돌출부는 관통 구멍(19) 내로 배치되고, 그 둘은 그 두께 방향으로 서로 압착된다. 압착 동안의 온도, 압력 및 다른 조건들은 전술한 연결 입자 압착 단계에서와 동일할 수 있다.
연결(18)을 위한 돌출부는 압착에 의해 그 두께 방향으로 변형되어 연결 부재(5)가 되고, 도 3에 도시된 배선 보드(10)가 얻어진다.
도 25에 도시된 바와 같이, 외부층 배선 기판들(13)은 내부 직경이 개구(9)보다 작은 배출 구멍(21)을 갖도록 제공될 수 있고, 그 배출 구멍(21)은 외부층쪽 도전층(6)의 개구(9)에 대응하는 위치에 제공된다.
이러한 배치에 의해서, 연결 부분(11)을 형성하기 위해 개구(9)가 접착층(8)의 측면으로부터 도전성 페이스트로 채워질 때, 개구(9) 내의 공기가 배출 구멍(21)으로부터 배출될 수 있다.
따라서, 개구(9) 내의 질질 끄는 버블들이 제거되고 도전성 페이스트들이 보이드 없이 개구(9)를 채우도록 형성되기 때문에, 연결 부분(11)의 형성 시 결함이 방지될 수 있다. 결과적으로 전기 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.
외부층쪽 도전층들 내에 형성된 배선이 미세해질 필요가 없다면, 본 발명의 다층 배선 보드에서 다음과 같은 배치가 또한 채용될 수 있다.
도 26에 도시된 다층 배선 보드(22)에서, 외부층 배선 기판들(23)은 배선 보드(10)의 양 표면상에 형성된다.
외부층 배선 기판들(23)에서, 외부층쪽 도전층(26)은 개구(24)를 갖는 절연층(25)의 일 표면상에 형성되고, 외부층쪽 도전층(26)은 개구(24)를 채우도록 형성된다.
외부층쪽 도전층(26)을 형성하기 위해 도금법을 이용할 때, 금속 물질의 공급은 도전층을 형성하도록 개구(24)가 완전히 채워질 때까지 진행될 수 있다.
일부 경우에 있어서, 다른 부분보다 산소 농도가 높은 산화막층이 도전층 및 연결 부재 사이의 경계에 형성될 수 있다. 이러한 산화막층은 높은 산소 농도(높은-산소 영역)를 갖는 부분을 갖고, 낮은 산소 농도(낮은-산소 영역)를 갖는 부분을 갖는다.
예를 들어, 낮은-산소 영역은 연결 부재를 형성하기 위한 단계에서 연결 입자의 변형 때문에 표면에서 산화막의 파괴에 의해 형성된다고 믿어진다. 낮은-산소 영역에서, 도전층 및 연결 부재는 금속 결합 등에 의해 접착되고, 전기 저항이 낮아지고, 그리고 결합 강도가 높아지는 경향이 있다.
본 발명의 배선 보드는 그 위에 디스플레이 소자 또는 센서 소자가 탑재되는 인쇄된 배선 보드 또는 다른 회로 보드 또는 반도체 보드로서 적용될 수 있다.
본 발명의 비제한적이고 예시적인 실시예들이 위에서 설명되고 도시되었지만, 이러한 것들은 본 발명의 예로서 제공되고 본 발명을 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 나아가, 본 발명의 정신 또는 범위 내에서 부가, 생략, 대체 및 다른 수정이 행해질 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 단지 부속하는 청구항들의 범위에 의해 한정된다.
본 발명의 다층 배선 보드들의 제조 방법에 따르면, 관통 구멍에 보이드가 남아있지 않고 외부층쪽 도전층들의 표면에는 리세스가 형성되지 않는다. 따라서, 구성 요소 밀도가 증대될 수 있고, 디자인에 있어서 유연성이 향상되고, 그리고 전기/전자 장치가 보다 작고 얇고 그리고 보다 가볍게 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 다층 배선 보드들의 제조 방법에 따르면, 미세 패턴이 내부층쪽 도전층들에 형성될 수 있고, 배선 보드가 보다 얇게 형성될 수 있기 때문에, 다층 배선 보드들은 보다 얇게 될 수 있다. 그러므로, 전기/전자 장치가 보다 작고, 얇고 그리고 가볍게 될 수 있다. 나아가, 내부층쪽 도전층들이 얇게 만들어질 수 있기 때문에, 배선 보드에서 유연성이 향상되고, 훨씬 높은 디자인 자유도를 얻을 수 있다.

Claims (13)

  1. 절연 부재를 포함하는 배선 보드(wiring board)의 제조 방법에 있어서,
    상기 절연 부재에 관통 구멍을 형성하는 단계;
    상기 관통 구멍 내로 도전성 연결 입자를 삽입하는 단계;
    상기 절연 부재의 양 표면상에 도전층들을 배치하는 단계;
    상기 연결 입자를 압착 방향으로 변형하여 연결 부재를 얻도록, 상기 도전층들을 상기 관통 구멍 내 상기 연결 입자 방향으로 압착하는 단계; 및
    상기 도전층들을 패터닝하는 단계를 포함하고,
    상기 압착 단계는, 상기 절연 부재의 표면 방향을 따른 상기 연결 부재의 적어도 일부분의 단면적이 상기 연결 부재와 상기 도전층들의 접촉 면적보다 크도록 수행하고,
    상기 관통 구멍은 일단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 크고, 다른 단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 작도록 형성하는 배선 보드의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 부재의 두께 방향에서 상기 연결 입자의 치수는 상기 절연 부재의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 배선 보드의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압착 단계 후의 상기 도전층들과 상기 연결 부재의 접촉 면적은 상기 압착 단계 전의 상기 도전층들과 상기 연결 입자의 접촉 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배선 보드의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 절연 부재에 관통 구멍을 형성하는 단계;
    상기 관통 구멍 내로 도전성 연결 입자를 삽입하는 단계;
    상기 절연 부재의 양 표면상에 도전층들을 배치하는 단계;
    상기 연결 입자를 압착 방향으로 변형하여 연결 부재를 얻도록, 상기 도전층들을 상기 관통 구멍 내 상기 연결 입자 방향으로 압착하는 단계; 및
    상기 도전층들을 패터닝하는 단계를 포함하는 배선 보드(wiring board)의 제조 단계;
    상기 제조된 배선 보드의 일 표면상에 외부층 배선 기판(out-layer wiring substrate)을 배치하는 단계; 및
    상기 배선 보드 방향으로 상기 외부층 배선 기판을 압착하는 단계를 포함하고,
    상기 외부층 배선 기판 압착 단계에서 압착 압력은 상기 연결 입자 압착 단계에서 압착 압력보다 낮게 하고,
    상기 관통 구멍은 일단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 크고, 다른 단에서 내부 직경이 상기 연결 입자보다 작도록 형성되는 다층 배선 보드의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제조된 배선 보드의 다른 표면상에 다른 외부층 배선 기판을 배치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 외부층 배선 기판을 압착하는 단계는 상기 배선 보드 방향으로 상기 두 외부층 배선 기판들을 압착하는 것을 포함하고,
    상기 절연 부재의 두께 방향으로 상기 연결 입자의 치수는 상기 절연 부재의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 다층 배선 보드의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 외부층 배선 기판들은 개구를 갖는 상기 절연 부재의 일 표면상의 구리 박편으로 된 외부층쪽 도전층을 포함하고, 상기 개구는 상기 외부층쪽 도전층에 연결되도록 도전성 페이스트로 채워지는 것을 특징으로 하는 다층 배선 보드의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 도전층들을 상기 연결 입자 방향으로 압착하는 단계는, 상기 절연 부재의 표면 방향을 따른 상기 연결 부재의 적어도 일부분의 단면적이 상기 연결 부재와 상기 도전층들의 접촉 면적보다 크도록 수행하는 것을 특징으로 하는 다층 배선 보드의 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 압착 단계 후의 상기 도전층들과 상기 연결 부재의 접촉 면적은 상기 압착 단계 전의 상기 도전층들과 상기 연결 입자의 접촉 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 다층 배선 보드의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 배선 보드 방향으로 상기 외부층 배선 기판을 압착하기 전에, 상기 외부층 배선 기판 상의 배선 패턴을 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 배선 보드의 제조 방법.
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